JP3198361B2 - 電源設計装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電源回路を設計する電
源設計装置に関するものである。電源の設計において、
要求仕様に対応して、回路方式の選定、トランスのコア
や巻線の設計、設計した回路のシミュレーションと修
正、および回路の部品の選択などを計算機システムを使
用して自動的に行うことが望まれている。

【０００２】

【従来の技術】従来、電源回路の設計は、設計者が顧客
からの要求仕様を見て、自身の経験をもとに要求仕様に
適合する回路方式を選定（あるいは既存の類似回路の回
路方式を選定）し、この選定した回路方式の主としてト
ランスなどの設計を行い、次に回路の種々な定数を設計
すると共に仕様を満足するか各種計算を行う。この計算
の結果がＯＫとなった電源回路について、部品マスタな
どから該当する部品を選択して部品表や電源回路図を作
成し、電源回路の設計を終了していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
電源回路の設計は、設計者が全て自身の経験をもとに、
顧客からの要求仕様に対応して回路方式の選定、トラン
スのコアや巻線の設計、部品の選択などを行っていたた
め、設計者の経験やカンに大きくその性能が依存してし
まったり、設計した電源回路を試作して特性測定を繰り
返す必要があったり、部品の有無やディレーティングを
含む部品の選定を行う必要があったりしてしまう問題が
あった。

【０００４】本発明は、これらの問題を解決するため、
要求仕様をもとに計算機システムを使用し、電源回路の
回路方式選定などの概略設計、トランスのコアや巻線な
どを設計する基本設計、回路ブロックの全体のシミュレ
ーションと修正、および回路ブロックの部品の選択を行
い、電源回路の自動設計を可能にすることを目的として
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１を参照して課題を解
決するための手段を説明する。図１において、概念設計
処理２は、要因テーブル７を参照して仕様の各要因の確
信度を求め、これら求めた確信度から算出した各回路方
式毎の確信度Ｆを求めて最大の回路方式を決定したり、
この回路方式の回路ブロックを選択したりなどするもの
である。

【０００６】基本設計処理３は、体積テーブル９を参照
して回路方式に対応して求めた要求容量をもとに、トラ
ンスのコアおよび巻線を設計したりなどするものであ
る。シミュレータ４は、設計した電源回路の回路ブロッ
クの全体について、入力条件（入力電圧、出力電圧、電
流、コア、巻線数など）を入力してシミュレーションを
行い、その評価結果や問題点を指摘したりなどするもの
である。

【０００７】部品選択処理５は、シミュレータ４が評価
して良と判定したときに、このときの電源回路の回路ブ
ロックについて、当該回路ブロックに付与されている設
計論理に従い、部品マスタ１１から部品を選択して部品
表を作成したりなどするものである。

【０００８】要因テーブル７は、回路方式の各要因の値
を予め登録したものである。回路ブロック群８は、電源
回路の回路方式に対応した各回路ブロックを予め登録し
たものである。

【０００９】体積テーブル９は、回路方式毎の単位当た
りの体積を予め登録したものである。部品マスタ１１
は、部品を予め登録したものである。

【００１０】

【作用】本発明は、図１に示すように、概念設計処理２
が要因テーブル７を参照して仕様の各要因の確信度を求
めてこれら確信度から算出した各回路方式毎の確信度Ｆ
を算出し、最大の確信度Ｆの回路方式を電源回路の回路
方式とする概念設計を行うようにしている。

【００１１】また、概念設計処理２が決定した電源回路
の回路方式をもとに、回路ブロック群８から回路ブロッ
クをそれぞれ選択して電源回路の回路ブロックとする概
念設計を行うようにしている。

【００１２】また、基本設計処理３が体積テーブル９を
参照して回路方式に対応して求めた要求容量をもとに、
トランスのコアおよび巻線を設計して基本設計するよう
にしている。

【００１３】また、シミュレータ４が基本設計処理３の
設計した電源回路の回路ブロックについて、入力条件
（入力電圧、出力電圧、電流、コア、巻線数など）を入
力して全体のシミュレーションを行い、評価の良否およ
び問題点を指摘するようにしている。

【００１４】また、シミュレータ４が評価して良と判定
したときに、このときの電源回路の回路ブロックについ
て、当該回路ブロックに付与されている設計論理に従
い、部品選択処理５が部品マスタ１１を検索して部品を
選択して部品表１４を作成するようにしている。

【００１５】従って、要求仕様をもとに計算機システム
を使用し、電源回路の回路方式選定などの概略設計、ト
ランスのコアや巻線などを設計する基本設計、回路ブロ
ックの全体のシミュレーションと修正、および回路ブロ
ックの部品の選択を行うことにより、仕様をもとに電源
回路の回路ブロックを自動設計することが可能となる。

【００１６】

【実施例】まず、図１から図３を用いて全体の構成およ
び動作を説明する。図１は、本発明の１実施例構成図を
示す。

【００１７】図１において、計算機システム１は、プロ
グラムに従って各種処理を行うシステムであって、ここ
では、概念設計処理２、基本設計処理３、シミュレータ
４、部品選択処理５および制御部６などから構成される
ものである。これらの各処理は、要因テーブル７、回路
ブロック群８、体積テーブル９、部品マスタ（トラン
ス）１０、部品マスタ（部品）１１、部品表（トラン
ス）１２、仕様書（トランス）、設計した電源回路の部
品表１４、および設計した電源回路の回路ブロック図１
５などをアクセス（参照、格納）し、概念設計、基本設
計、シミュレーション、部品選択を順次進めるようにし
ている。

【００１８】概念設計処理２は、与えられた仕様に最も
適合する電源回路の回路方式（例えば変形シングル、他
励ＯＮ−ＯＮ、他励ＯＮ−ＯＦＦ、ＲＣＣなどの回路方
式）を決定およびこの決定した回路方式に対応する各回
路ブロックを選定するという概念設計を行うものであっ
て、ここでは、要因テーブル７を参照して仕様の各要因
の確信度を求め、これら求めた確信度から算出した各回
路方式毎の確信度Ｆを求めてその最も大きい値の回路方
式を決定およびこの決定した回路方式に対応する回路ブ
ロックを選定するものである（後述する）。

【００１９】基本設計処理３は、概念設計された電源回
路の回路ブロックについて、トランスのコアおよび巻線
を設計したりなどのこれに続くシミュレーションに必要
最小限の設計を行うという基本設計を行うものであっ
て、ここでは、体積テーブル９を参照して決定された回
路方式に対応する要求容量を求め、この要求容量をもと
に概念設計された回路ブロック中のトランスのコアおよ
び巻線を設計したりなどするものである（後述する）。

【００２０】シミュレータ４は、基本設計された電源回
路の回路ブロックについて、入力条件（入力電圧、出力
電圧、電流、コア、巻線数など）を入力して全体のシミ
ュレーションを行い、良否を判定したり、否のときに問
題点を指摘したりなどするものである（後述する）。

【００２１】部品選択処理５は、シミュレーションして
良となった電源回路の回路ブロックについて、部品マス
タ１１を検索して適切な部品を選択し、部品表１４を作
成するものである（後述する）。

【００２２】制御部６は、全体を統括制御したり、各種
制御を行うものである。要因テーブル７は、電源回路の
回路方式の各要因の値を関数値として表現したものであ
って、各回路方式について専門家の知識を集約して確信
度（関数値）として予め登録したものである（後述す
る）。この要因テーブル７は、後述するように、仕様の
要因（総出力電力、チャネル数、入力電圧計、体積な
ど）に対応する確信度（評価関数値に相当）を予め登録
したものである。

【００２３】回路ブロック群８は、電源回路の回路方式
に対応づけて、当該電源回路を分割した各ブロック毎に
回路ブロックをそれぞれ登録したものである（後述す
る）。体積テーブル９は、電源回路の回路方式に対応づ
けて、単位電力当たりの体積（例えばｃｃ／Ｗ）を実験
的に求めて登録したものである（後述する）。

【００２４】部品マスタ（トランス）１０は、トランス
のコアの形状などを予め登録したものである。部品マス
タ（部品）１１は、電源回路の回路ブロックの部品を予
め登録したものである。

【００２５】部品表（トランス）１２は、設計を行った
電源回路の回路ブロック中のトランスを構成する各部品
を格納するものである。仕様書（トランス）１３は、設
計を行った電源回路の回路ブロック中のトランスの仕様
書を格納するものである。

【００２６】部品表１４は、設計を行った電源回路の回
路ブロック中の各部品について、部品マスタ（部品）１
１を検索して最も適切として選択した部品を格納するも
のである。

【００２７】回路ブロック図１５は、シミュレーション
を行い、仕様を満足するとして設計を完了した回路ブロ
ック図を格納したものである。図２を用いて図１の構成
の動作を説明する。

【００２８】図２において、Ｓ１は、要求仕様の入力を
行う。これは、設計しようとする電源回路の仕様（入力
電圧、出力電圧、出力電流など）の入力を行う。Ｓ２
は、入力仕様に基づいて回路方式を決定し、回路方式を
もとに回路ブロックを選択する（概念設計という）。こ
れは、Ｓ１で入力された仕様の要因について、後述する
要因テーブル７を参照して各要因の確信値を求めてこれ
ら確信値を例えば乗算して回路方式毎の確信度Ｆを求
め、確信度Ｆの最も大きい回路方式と決定し、この決定
した回路方式に対応する回路ブロックを右側に記載した
回路ブロック群８から選択し、電源回路の回路ブロック
の概念設計を行う（後述する）。

【００２９】Ｓ３は、回路方式をもとに主にトランスを
設計する。これは、Ｓ２で決定した回路方式に対応する
体積テーブル９から取り出した単位Ｗ当たりの体積に容
量を乗算して必要容量を求め、この必要容量に対応する
コアを部品マスタ（トランス）１０から選択すると共
に、この選択したコアの巻線を設計する（後述する）と
いう、シミュレーションに必要な最小限の設計値を算出
する基本設計を行う（後述する）。尚、Ｓ２およびＳ３
で回路方式を決定したり、回路ブロック図を選択した
り、トランスのコアを選択したり、巻線を設計したりな
どする場合に、電源回路の専門家の知識を集約した経験
値ライブラリＳ７を随時参照して処理を進める。

【００３０】Ｓ４は、仮想ブロックにもとづくシミュレ
ーションを行う。これは、Ｓ３で基本設計した電源回路
の回路ブロックについて、図３に示すように、仕様で決
められた最大電流値、最大電圧値などの条件を満足する
か否か、スイッチング素子のスイッチング波形などを算
出したり、更に仕様を満足するかの評価の良否などを算
出したりするシミュレーションを行う（後述する）。

【００３１】Ｓ５は、評価を行う。これは、Ｓ４のシミ
ュレーションによる評価の結果の良否（ＯＫ／ＮＧ）の
いずれか判別する。ＯＫの場合には、図３に示すよう
に、シミュレーション結果が表示されているので、Ｓ
８、Ｓ９に進む。一方、ＮＧ（否）の場合には、シミュ
レーション結果として後述する図３０に示すように表示
（この場合は評価の制御○Ｓ、○Ｔ“Ｎ”で不良が表
示）されるので、この指摘された問題点を解消するよう
に、例えばトランスの巻線の巻数を＋２し、Ｓ３に戻
り、基本設計、シミュレーション、評価を繰り返し、Ｏ
Ｋとなるまで繰り返す。

【００３２】Ｓ８は、回路ブロック図の作成を行う。こ
れは、Ｓ５のＯＫでシミュレーションの結果がＯＫとな
ったので、電源回路の回路ブロックをまとめて回路ブロ
ック図を作成し、設計マスタに格納する。

【００３３】Ｓ９は、部品表の作成を行う。これは、Ｓ
５のＯＫでシミュレーションの結果がＯＫとなったの
で、電源回路の回路ブロックの各部品について、部品マ
スタ（部品）１１を検索して最も適切な部品を選択し、
部品表１４を作成して格納する。

【００３４】Ｓ１０は、Ｓ８で作成した回路ブロック図
およびＳ９で作成した部品表を表示する。図３は、本発
明の設計例を示す。これは、図２のＳ４のシミュレーシ
ョン結果が良好となったときの例を示す。

【００３５】図３の（ａ）は、スイッチング素子のスイ
ッチング波形図を示す。縦軸は電圧Ｖ、電流Ｉを表し、
横軸は時間ｔ（μＳｅｃ）を表す。複数の曲線は整流回
路のリップルを表現する。Ｏｎ Ｔｉｍｅはスイッチン
グ素子がＯＮ（導通状態）を表す。

【００３６】図３の（ｂ）は、入力条件を表す。ここで
は、トランスのコアは図示のように材質形状およびコー
ド番号で表すように、図２のＳ３で選択されたものであ
る。また、各種巻線の巻数５Ｔなどは図２のＳ３で設計
したものである。

【００３７】図３の（ｃ）は、シミュレーションの結果
を表す。ここでは、の制御“Ｒ”は正常（正常に制御
可能）を表す。以上によって、顧客などからの仕様を計
算機システム１に入力したことに対応して、概念設計
（図２のＳ２）、基本設計（図２のＳ３）、シミュレー
ション（図２のＳ４）、回路ブロック図作成（図２のＳ
８）、および部品選択（図２のＳ９）を自動的に行い、
電源回路の回路ブロック図および部品表１４などを自動
作成することが可能となる。以下順次詳細に説明する。

【００３８】次に、図４から図１６を用いて、概念設計
について詳細に説明する。図４は、本発明の回路方式の
選定フローチャートを示す。図４において、Ｓ１１は、
要求仕様から必要なデータを取り出す。これは、電源回
路の回路方式を選定するために必要なデータとして例え
ば下記のものを取り出す。

【００３９】・出力電力 ・ピーク出力電力 ・チャンネル数 ・入力電圧系 ・電源の体積 ここで取り出したデータは、図５の要因テーブル７に要
因として登録されているものである。

【００４０】Ｓ１２は、選択されうる回路方式があるか
判別する。これは、要因テーブル７の先頭から回路方式
を順に１つ１つ選択し、まだ選択されうる回路方式があ
るか判別する。ＹＥＳの場合には、Ｓ１３に進む。ＮＯ
の場合には、全ての回路方式について選択して確信度を
計算終了したので、Ｓ１７で確信度の最も大きい回路方
式を求める回路方式と決定し、終了する（ＥＮＤ）。

【００４１】Ｓ１３は、Ｓ１２のＹＥＳで要因テーブル
７から選択されうる回路方式があると判明したので、１
つを選ぶ（例えば図５の要因テーブル７の先頭から変形
シングルを１つ選ぶ）。

【００４２】Ｓ１４は、Ｓ１３で選択した、要因テーブ
ル７の回路方式の計算すべき要因があるか判別する。Ｙ
ＥＳの場合には、計算すべき要因が残っていると判明し
たので、Ｓ１５で選択されうる要因を１つ選び（例えば
図７の要因テーブル７の変形シングルから先頭の“総出
力電力”を１つ選び）、Ｓ１６で選んだ回路方式の選ん
だ要因（例えば“総出力電力”）について確信度を計算
し、Ｓ１４に戻る。一方、Ｓ１４でＮＯの場合には、計
算すべき要因が無くなったので、Ｓ１８で計算した確信
度の全ての積を求めてこれを当該回路方式の確信度Ｆと
し、Ｓ１２に戻り次の回路方式について繰り返す。

【００４３】以上によって、仕様から要因テーブル７に
登録されている要因（出力電力、ピーク出力電力、チャ
ンネル数、入力電圧系、電源の体積など）を取り出し、
この取り出した要因をもとに、要因テーブル７に登録さ
れている回路方式の要因毎に確信度を求めてこれらの全
ての積を当該回路方式の確信度Ｆとすることを繰り返
し、全ての回路方式の確信度Ｆを求める。そして、これ
ら求めた回路方式毎の確信度Ｆのうち、最も大きい値の
回路方式を当該仕様に最も適合する回路方式と決定す
る。以下説明する。

【００４４】まず、例として、選択しうる回路方式を回
路方式Ａ、回路方式Ｂ、回路方式Ｃとし、回路方式を選
択する要因となる要求仕様を要因１、要因２、要因３と
し、これらの要因に与えられる確信度を値（１）、値
（２）、値（３）とする。回路方式Ａの確信度を ＦＡ（ｎ）（ｎ＝１、２、３） とすると、 ・要因１に対して、 ０＜値（１）≦２００のとき、ＦＡ（１）＝０．０ ２００＜値（１）≦２５０のとき、ＦＡ（１）＝０．０
３×（値（１）−２００） ２５０＜値（１）≦４００のとき、ＦＡ（１）＝０．１
５ ・要因２に対して、 ０＜値（２）≦１５０のとき、ＦＡ（２）＝０．０ １５０＜値（２）≦４００のとき、ＦＡ（２）＝１．０ ・要因３に対して、 ０＜値（３）≦１００のとき、ＦＡ（３）＝１．０ １００＜値（３）≦２５０のとき、ＦＡ（３）＝０．０
１×（１００−値（３）） ２５０＜値（３）≦４００のとき、ＦＡ（３）＝０．０ 同様にして、回路方式Ｂ、回路方式Ｃの確信度を ＦＢ（ｎ）＝（ｎ＝１、２、３） ＦＣ（ｎ）＝（ｎ＝１、２、３） とする。これら回路方式Ａ、回路方式Ｂ、回路方式Ｃの
確信度ＦＡ（ｎ）、確信度ＦＢ（ｎ）、確信度ＦＣ
（ｎ）がそれぞれ求めた後、各回路方式の確信度Ｆを ＦＡ＝ＦＡ（１）×ＦＡ（２）×ＦＡ（３） ＦＢ＝ＦＢ（１）×ＦＢ（２）×ＦＢ（３） ＦＣ＝ＦＣ（１）×ＦＣ（２）×ＦＣ（３） として求める。ここで、ＦＡ（１）、ＦＡ（２）、ＦＡ
（３）は０から１の間の値であるので、これらの積であ
る確信度ＦＡは０以上１以下の値である。この際、ＦＡ
（１）、ＦＡ（２）、ＦＡ（３）のうちの１つでも０が
あると、ＦＡ＝０となる。このようにして求めた確信度
ＦＡ、ＦＢ、ＦＣのうちの最も大きい値を持つ回路方式
を仕様に最も合致した回路方式と決定する。

【００４５】次に、図５の要因テーブルを使用し、図６
および図７を用いて具体的に説明する。図５は、本発明
の要因テーブル例を示す。ここで、要因は ・総出力電力 ・総ピーク出力電力 ・チャンネル数 ・入力電圧系 ・体積 の５つを採用する（要因の確信度を判り易く図８から図
１０に記載する）。回路方式としては、 ・変形シングル ・他励ＯＮ−ＯＮ ・他励ＯＮ−ＯＦＦ ・ＲＣＣ の４つについて採用する（各回路方式の例を図１３から
図１６に記載する）。これら要因テーブル７に記載した
要因およびその確信度（関数値）は電源回路の設計の専
門家の知識を数値として表現したものである。

【００４６】例えば、変形シングルの確信度は、 ・要因３“チャンネル数ＣＨ”に対して、 ０≦チャンネル数ＣＨ＜２のとき、確信度＝１．０ ２≦チャンネル数ＣＨ＜４のとき、確信度＝２．０−
０．５×ＣＨ ４≦チャンネル数ＣＨのとき、確信度＝０．０ である。これをイメージ的に表現すると、図９の変形シ
ングルの曲線となる。従って、仕様のチャンネル数ＣＨ
をもとに ・チャンネル数ＣＨが０から２の間のときは確信度＝
１．０ ・チャンネル数ＣＨが２から４の間のときは確信度＝
２．０−０．５×ＣＨ ・チャンネル数ＣＨが４以上のときは確信度＝０ のいずれかによってチャンネル数ＣＨの確信度を求め
る。

【００４７】図６は、本発明の確信度表例を示す。これ
は、図５の各回路方式（変形シングル、他励ＯＮ−Ｏ
Ｎ、他励ＯＮ−ＯＦＦ、ＲＣＣ）について、上述したよ
うに仕様の要因の値をもとに、図５の要因テーブル７か
ら求めた回路方式の要因毎の確信度例である。

【００４８】図７は、本発明の確信度の値の積例を示
す。これは、図６で求めた回路方式の要因毎の確信度に
ついて、その積によって当該回路方式の確信度Ｆを算出
したものである。例えばＲＣＣは、 ・要因“総出力電力”の確信度“０．６９” ・要因“総ピーク電力”の確信度“０．３８” ・要因“チャンネル数”の確信度“０．８３” ・要因“入力電圧系”の確信度“１．０” ・要因“体積”の確信度“０．５” であるので、全体の確信度Ｆはこれらの積 ・ＲＣＣの確信度Ｆ＝０．６９×０．３８×０．８３×
１．０×０．５≒０．１０９ となる。同様に他の回路方式の全体の確信度Ｆを求める
と、 ・変形シングルの確信度Ｆ＝０．０ ・他励ＯＮ−ＯＮの確信度Ｆ＝０．００４ ・他励ＯＮ−ＯＦＦの確信度Ｆ＝０．１０４ となる。

【００４９】従って、この例では、確信度Ｆの最大のも
のは、ＲＣＣの確信度Ｆ＝０．１０９であるので、この
仕様に対して電源回路の回路方式をＲＣＣが最も適合す
ると決定する。

【００５０】図８は、本発明の総出力電力（総ピーク出
力電力）に対する各回路方式の確信度例を示す。これ
は、図５の要因“総出力電力”（“総ピーク出力電
力”）の確信度をイメージ的に表現したものである。

【００５１】例えば、変形シングルの総出力電力Ｗの確
信度は、 ・要因１“総出力電力Ｗ”に対して、 ０≦総出力電力Ｗの値＜８０のとき、確信度＝０．０ ８０≦総出力電力Ｗの値＜１４０のとき、確信度＝（Ｗ
−８０）／６０ １４０≦総出力電力Ｗの値＜５００のとき、確信度＝
１．０ ５００≦総出力電力Ｗの値＜７００のとき、確信度＝１
−（Ｗ−５００）／２００ ７００≦総出力電力Ｗの値のとき、確信度＝０．０ である。これをイメージ的に表現すると、図示の変形シ
ングルの曲線となる。他の回路方式についても、同様に
図５の総出力電力の欄の関数を曲線にすると、図示のよ
うにそれぞれなる。また、総ピーク出力電力Ｗは総出力
電力Ｗと全く同じであるので、同様に確信度は図示のよ
うにそれぞれなる。

【００５２】図９は、本発明の出力チャンネル数に対す
る各回路方式の確信度例を示す。これは、図５の要因
“チャンネル数”の確信度をイメージ的に表現したもの
である。

【００５３】例えば、変形シングルの出力チャンネル数
ＣＨの確信度は、 ０≦チャンネル数ＣＨ＜２のとき、確信度＝１．０ ２≦チャンネル数ＣＨ＜４のとき、確信度＝２．０−
０．５×ＣＨ ４≦チャンネル数ＣＨのとき、確信度＝０．０ である。これをイメージ的に表現すると、図示の変形シ
ングルの曲線となる。他の回路方式についても、同様に
図５の出力チャンネル数の欄の関数を曲線にすると、図
示のようにそれぞれなる。

【００５４】図１０は、本発明の電源の体積による各回
路方式の確信度例を示す。これは、図５の要因“電源の
体積”の確信度をイメージ的に表現したものである。例
えば、変形シングルの体積の確信度は、 確信度＝１．０ である。これをイメージ的に表現すると、図示の変形シ
ングルの曲線となる。他の回路方式についても、同様に
図５の体積の欄の関数を曲線にすると、図示のようにそ
れぞれなる。

【００５５】図１１は、本発明の各回路方式の特徴例を
示す。これは、図５の要因テーブル７に記載した電源回
路の各回路方式の特徴をイメージ的に判り易く記載した
ものである。ここで、×、△、○、◎の順に回路方式と
して決定される確率が高くなる。

【００５６】図１２は、本発明の回路ブロック群例を示
す。これは、図２の概念設計の際に、仕様から決定され
た回路方式の各回路ブロックを選択するために、予め回
路方式に対応づけて登録したものである。ここでは、 ・ノイズ・フィルタ部 ・整流・平滑部 ・力率切換部 ・主スイッチング部 ・一次制御部 ・二次制御部 の各ブロックについて、各回路方式の回路ブロックをそ
れぞれ予め作成して登録する。従って、図２のＳ２で仕
様から回路方式が決定されると、この回路方式に従い、
回路ブロック群８を参照して自動的に整流回路の回路ブ
ロックが生成されることとなる。

【００５７】図１３から図１６は、図５の要因テーブル
７に記載した回路方式（変形シングル、他励ＯＮ−Ｏ
Ｎ、他励ＯＮ−ＯＦＦ、ＲＣＣ）の回路例を示す。ここ
で、左側からＡＣ又はＡＣを整流したＤＣをＶｉｎとし
て入力し、右側から安定化した直流電圧Ｅｓを出力す
る。

【００５８】図１３は、変形シングル例を示す。これ
は、図示のように回路構成を持ち、二次側の直流電圧を
検出してこれが一定となるように、ＰＷＭ（パルス幅変
調）によってスイッチイング素子にパルス幅の変調を行
うものである。

【００５９】図１４は、他励ＯＮ−ＯＮ例を示す。これ
は、図示のように回路構成を持ち、二次側の直流電圧を
検出してこれが一定となるように、ＰＷＭ（パルス幅変
調）によってスイッチイング素子にパルス幅の変調を行
うものである。トランスの極性が図示のように一次側と
二次側とで同極性である。

【００６０】図１５は、他励ＯＮ−ＯＦＦ例を示す。こ
れは、図示のように回路構成を持ち、二次側の直流電圧
を検出してこれが一定となるように、ＰＷＭ（パルス幅
変調）によってスイッチイング素子にパルス幅の変調を
行うものである。トランスの極性が図示のように一次側
と二次側とで異なる。

【００６１】図１６は、ＲＣＣを示す。これは、図示の
ように回路構成を持ち、二次側の直流電圧をＥＲＲＯＲ
ＡＭＰ（エラー検出器）によって基準電圧と比較して
そのエラーを検出してこれが零となるように、増幅素子
Ｑ２のベースに負帰還し、スイッチング素子のＯＮ／Ｏ
ＦＦを制御するものである。

【００６２】次に、図１７から図２３を用いて、基本設
計について詳細に説明する。図１７は、本発明のトラン
スのコア／巻線の設計フローチャートを示す。図１７に
おいて、Ｓ２１は、スイッチングトランスの各定数を計
算する。これは、選択された回路方式（図２のＳ２で決
定された回路方式）の単位ワット当たりの体積に総出力
電力を掛けて要求容量を計算し（後述する図１９のＳ３
１参照）、右側に記載したように、この要求容量に近い
トランスを選択し、 ・トランスの形状とギャップ長 ・各巻線の線径と巻数、巻線に流れる電流 ・先頭コレクタ電流 などの概略値を計算する。

【００６３】Ｓ２２は、動作時磁束密度、各巻線電流な
どを計算する。例えば右側に記載したように算出する。 ・動作磁束密度＝１２３５．６Ｇａｕｓｓ ・各巻線電流 ・励磁巻線：１．８４０Ａ ・出力１ ：０．０６４Ａ ・出力２ ：０．７２２Ａ ・出力３ ：０．６６１Ａ ・出力４ ：０．３７０Ａ ・出力５ ：１．９８０Ａ Ｓ２３は、動作時磁束密度からフェライトコアの損失を
計算し、各巻線電流から巻線の損失を計算する。例えば
右側に記載したように計算する。

【００６４】・コアの損失＝２．００Ｗ ・各電流の損失 ・励磁巻線：５．１２９Ｗ ・出力１ ：０．０４６Ｗ ・出力２ ：１．０６９Ｗ ・出力３ ：０．８９９Ｗ ・出力４ ：０．２１８Ｗ ・出力５ ：０．６７５Ｗ Ｓ２４は、巻線の損失を減らす為に各巻線の線径を調整
する。これは、Ｓ２３で計算した巻線の損失が所定値
（経験値）よりも大きいときは線径を大きくし、巻線の
損失を減らす。

【００６５】Ｓ２５は、スイッチングトランスのボビン
の巻枠に巻線を巻くシミュレーションを行う。例えば右
側のＳ２５’に示すように、巻枠に巻線を巻くシミュレ
ーションを行う。

【００６６】Ｓ２６は、巻線が巻枠の幅を残すさずに巻
けていない時、巻線の線径を減らすか巻数を減らす。こ
れは、Ｓ２５で例えば右側に記載したＳ２５’のように
巻枠に巻線を巻くシミュレーションを行い、の部分に
示すように、巻線が巻枠に巻けなかった場合、Ｓ２６’
の’に示すように、巻数をここでは十分に巻けるだけ
の２巻きを減らす。

【００６７】Ｓ２７は、スイッチングトランスの電気的
特性、巻線構成図、構造図を作成して表示する。これ
は、Ｓ２１からＳ２６までによって設計した結果とし
て、 ・電気的特性：図２０参照 ・巻線構成図：図２１参照 ・トランス構造図：図２２参照 を作成して表示する。

【００６８】Ｓ２８は、スイッチングトランスの部品表
を作成・表示する。これは、Ｓ２１からＳ２７で設計し
て表示したトランスの部品表として、例えば図２３に示
すように、トランスを構成する各部品（コア、ボビン、
線、テープ、シートなど）およびコストなどを表とした
部品表を作成・表示する。

【００６９】以上によって、仕様に適合するとして選択
された回路方式をもとに体積テーブル９から単位Ｗ当た
りの体積を取り出してこれに総出力電力を乗算して要求
容量を算出し、この要求容量を満たすコアを選択し、こ
のコアの動作磁束密度、巻線電流、巻線数などを算出
し、次に巻線の損失を計算して損失の大き過ぎる巻線の
線径を増したり、少ない巻線の線径を減らしたり調整す
る。次に、巻線を巻枠に巻くシミュレーションを行い、
巻枠に巻けないときに線径を細くして巻けるようにす
る。この状態でスイッチングトランスの電気的特性、巻
線の構成図、およびトランスの構造図を作成して表示す
ると共にトランスの部品表を作成して表示する。これら
により、仕様から決定された回路方式をもとにコアを選
択および巻線を自動設計することが可能となる。

【００７０】図１８は、本発明の体積テーブル例を示
す。この体積テーブル９に記載した数値の単位は、ｃｃ
／Ｗである。ここで、回路方式は、ＲＣＣ、他励ＯＮ−
ＯＦＦ、他励ＯＮ−ＯＮ、変形シングルである。これら
の回路方式について、ＦＡＮ無し（冷却用のファン無
し）と、ＦＡＮ有りの場合についてその値を示す。

【００７１】図１９は、本発明の他励ＯＮ−ＯＦＦの回
路方式の主トランス設計値算出方法例を示す。図１９に
おいて、Ｓ３１は、トランスの形状選択を行う。これ
は、右側に記載したように、総出力電力＊単位出力電力
当たりの体積＝要求包括容量として、 ７２．６（Ｗ）＊０．６（ｃｃ／Ｗ）＝４３．５６（ｃ
ｃ） を算出する。要求包括体積が４３．５６ｃｃに最も近い
トランスの形状は、 ・Ｈ６３ＢＥＥＲ４３／２９ と求まる。ここで、要求包括体積は、コア、ボビンなど
でトランスを形成したときの全体の体積である。

【００７２】Ｓ３２は、一次、二次巻線の巻線比の算出
する。これは、右側に記載したように、一次、二次巻線
に要求される電力より、巻線比を計算する。例えば ＮＳ／ＮＰ＝０．１２２ と算出する。

【００７３】Ｓ３３は、他出力の二次巻線の巻数を仮設
定する。これは、右側に記載したように、他の出力の二
次巻線の巻数を図示のように仮設定（二次電圧に対応し
て仮設定）する。

【００７４】出力１： ５４Ｔ 出力２：１０８Ｔ 出力３：１０８Ｔ 出力４： ５４Ｔ 出力５： １３Ｔ Ｓ３４は、各巻線に流れる実効巻線電流を算出する。こ
れは、右側に記載したように、全巻線の実効巻線電流を
算出する。

【００７５】励磁巻線：１．２１２Ａ 出力１ ：０．０６５Ａ 出力２ ：０．７７１Ａ 出力３ ：０．７０７Ａ 出力４ ：０．３９２Ａ 出力５ ：０．０７０Ａ Ｓ３５は、巻線可能なように各巻線の線径、巻線を算出
する。これは、右側に記載したように、実効巻線電流と
巻線内の電流密度から線径を算出し、各巻線の巻数を算
出する。

【００７６】励磁巻線：２５Ｔ ０．５ｍｍ 出力１ ：１７Ｔ ０．１２ｍｍ 出力２ ：３４Ｔ ０．５ｍｍ 出力３ ：３４Ｔ ０．５ｍｍ 出力４ ：１７Ｔ ０．４ｍｍ 出力５ ： ４Ｔ ０．６ｍｍ Ｓ３６は、尖頭コレクタ電流を算出する。これは、右側
に記載したように、Ｓ３５で求めた各巻数などから決ま
る尖頭コレクタ電流として、例えば ５．８Ａ と算出する。

【００７７】Ｓ３７は、ギャップ長の決定を行う。これ
は、右側に記載したように、トランスのデータとＡＬ値
からギャップ長を選択する。例えば １．５ｍｍ とギャップ長を選択する。

【００７８】以上によって、仕様から決定された回路方
式をもとに体積テーブル９を参照して取り出した単位ワ
ット当たりの体積に総出力電力を乗算して要求容量を求
め、これに対応するトランスを選択し、一次巻線、二次
巻線に要求される電力から巻線比を求め、各巻線の巻数
を仮決定して実効巻線電流と巻線内の電流密度から線径
を算出および巻数を算出すると共に、尖頭コレクタ電流
およびトランスのギャップ長を算出する。これらによ
り、回路方式に対応してトランスを選択し、巻数、線
径、尖頭コレクタ電流、およびトランスのギャップ長な
どを自動設計することが可能となる。

【００７９】図２０は、本発明の電気的特性例を示す。
これは、図１７で設計した電源回路の電気的特性例であ
る。各記号は下記を表す。 Ｐ１：励磁巻線 ＳＩからＳ５：出力巻線 Ｔ：巻数 ＷＩＲＥ：巻線（Φ、直径） ＩＮＤＵＣＴＡＣＥ：自己インダクタンス（μＨ） ＬＥＡＫＡＧＥＩＮＤＵＣＴＡＮＣＥ：漏洩インダクタ
ンス（μＨ） 図２１は、本発明の巻線構成図例を示す。これは、図１
９で設計した電源回路の巻線構成図である。

【００８０】図２２は、本発明のトランス構造図例を示
す。これは、図１９で設計した電源回路のトランス構造
図である。各記号は下記を表す。 ＮＰ：励磁巻線（一次巻線） ＯＵＴ１からＯＵＴ５：出力１から出力５ Ｔ：巻数 ＰＨＡＩ：巻線の直径（Φ） Ｉ：巻線電流 ＬＯＳＳ：巻線損失（Ｗ） 図２３は、本発明のトンラスの部品表例を示す。これ
は、図１９で設計した電源回路のトランスの部品表であ
って、当該トランスに必要な部品（パーツ）のリストお
よびコストである。

【００８１】次に、図２４から図３１を用いてシミュレ
ーションについて詳細に説明する。図２４は、本発明の
シミュレーションの動作フローチャートを示す。これ
は、図１から図２３までの説明によって、概念設計、基
本設計した後の電源回路の回路ブロックについて、全体
が仕様を満足するか否かをシミュレーションするもので
ある。以下説明する。

【００８２】図２４において、Ｓ４１は、入力する。こ
れは、右側に記載したように、概念設計および基本設計
した後の電源回路の回路ブロックの入力電圧、出力電
圧、電流、コアの品名、各巻線数、整流方式などのシミ
ュレーションに必要なデータを入力する。

【００８３】Ｓ４２は、整流方式に対する計算を行う。
これは、右側に記載したように、電源回路に電源を入力
する整流方式（全波整流などの整流方式）に対して、 ・ＡＣリップル ・入力の中心 ・入力の最大 などの計算を行う。

【００８４】Ｓ４３は、定電圧開始点を算出する。Ｓ４
４は、評価ポイントの算出を行う。これは、右側に記載
したように、電源回路の回路ブロックの動作を評価する
上で重要の評価ポイントの算出として、 ・スイッチング電圧の変曲点 ・スイッチング電流の変曲点 の算出を行う。

【００８５】Ｓ４５は、グラフ表示する。これは、後述
する図２８の上段に示すように、スイッチング素子のス
イッチング波形をグラフ表示する。Ｓ４６は、コアの磁
束密度を算出する。これは、右側に記載したように、コ
アの磁束密度として、 ・動作磁束密度 ・最大動作磁束密度 ・磁束密度変動幅 ・その他 を算出する（図２８参照）。

【００８６】Ｓ４７は、励磁巻線の電流算出する。Ｓ４
８は、出力保持時間を算出する。Ｓ４９は、各出力の電
圧と電流算出する。

【００８７】以上によって、概念設計および基本設計さ
れた電源回路の回路ブロックについて、入力電圧、出力
電圧、コアの品名、巻線数、整流方式などをもとに、動
作状態の各値（コアの磁束密度、巻線の電流、電圧、出
力保持時間など）を算出し、後述する図２８に示すよう
に表示すると共に、仕様を満足するか否かの指摘（例え
ば制御が正常に動作するか否かの指摘）を行うことが可
能となる。

【００８８】ここで、図２５の（ｂ）の電源回路の回路
ブロック（概念結果）のシミュレーションについて、図
２６に示すように、 ・ステップ１：ある入力条件のときのシミュレーション ・ステップ２：Ｅｓを最低値に設定したときのシミュレ
ーション ・ステップ３：ＩとＭを巻き足したときのシミュレーシ
ョン に分けて以下順次詳細に説明する。

【００８９】図２５の（ａ）は、全体の説明図を示す。
ここで、要求仕様を入力（Ｓ５１）として概念設計（Ｓ
５２）を行い、回路方式および回路ブロックの設計を行
い、基本設計（Ｓ５３）に移る。この概念設計の出力例
を図２５の（ｂ）に示す。基本設計（Ｓ５３）では、多
種多様な要求仕様を持つ入力条件に対してそれぞれ最悪
条件の組み合わせから、これらを全て満足する設計を行
うことは大変に複雑で困難である。従ってここでは、一
般的な要求仕様を満足する経験的な定数を扱いまず設計
を進める。

【００９０】次に、Ｓ５４とＳ５５で要求仕様の最悪条
件の組み合わせに対するシミュレーションを実施し、Ｓ
５７の詳細設計で必要となる各設計値を求めると共にそ
の結果を評価し、要求仕様の内容が一般的な範囲を逸脱
しているなどの理由から、もし不具合いが発生した場
合、Ｓ５６の問題点の修正によってＳ５３で設定した基
本設計の内容の一部修正を行う。

【００９１】このときの流れを図２５の（ｂ）の内容を
例として、図２６に示すようなステップ１、ステップ
２、ステップ３の順序で説明する。ここで、図中の○付
き記号例えば○付きＡは、明細書中で○Ａと表記する、
以下同様）。

【００９２】・ステップ１：或る入力条件 図２５の（ｂ）に示す概念設計の出力を受け、基本設計
を行って、或る条件のシミュレーションを行う場合の入
力と出力例をそれぞれ図２７と図２８に示す。ここで、
○Ａから○Ｔは、主に問題となる内容である。また、○
Ｓ、○Ｔは正常に動作しているかを判断する部分であ
り、この場合両者共に“Ｒ”で、正常であることを示し
ている。

【００９３】・ステップ２：Ｅｓを最低値に設定 次に最悪条件の設定として、Ｅｓ（○Ｇ）の可変範囲の
最低値を４Ｖとした場合の入力と出力例をそれぞれ図２
９と図３０に示す。この場合、Ｅｓ（○Ｇ）の電圧を下
げたことにより図２５の（ｂ）中の○Ｑ、○Ｒの電圧も
下がり、○Ｋ、○Ｏによる制御が不能になり、Ｅｓ２
（○Ｌ）、Ｅｓ３（○Ｐ）の電圧が低下していることを
○Ｓ、○Ｔが“Ｎ”になることによって表している。

【００９４】・ステップ３：○Ｉと○Ｍを巻き足す ○Ｓ、○Ｔが“Ｎ”になって制御不能となった場合に
は、Ｓ５６の問題点の修正で、トランスの巻線であるＮ
ｓ２（○Ｉ）、Ｎｓ３（○Ｍ）を必要に応じて巻き足す
ように動作し、この場合には各７Ｔを９Ｔに変更して再
度、Ｓ５４、Ｓ５５を繰り返す。変更したシミュレーシ
ョン結果に基づく出力例を図３１に示す。結果として、
出力電圧であるＥｓ２（○Ｌ）、Ｅｓ３（○Ｐ）の値が
要求仕様と同じになり、問題の無いことから○Ｓ、○Ｔ
の内容は“Ｒ”となって、この問題は解決されたことと
なる。

【００９５】以上のステップ１、ステップ２、ステップ
３の各定数の動きを表すと、図２６に示すようになる。
図２７および図２８は、本発明のシミュレーション説明
図を示す。これは、他励ＯＮ−ＯＦＦの電源回路の図２
６のステップ１のときの概念設計、基本設計およびシミ
ュレーション結果を表す。

【００９６】図２７は、基本設計した各種値を表す。図
２８は、シミュレーション結果を表す。図２８の（ａ）
は、スイッチング素子のスイッチング波形図を示す。

【００９７】図２８の（ｂ）は、入力条件を示す。図２
８の（ｃ）は、シミュレーション結果を示す。ここで、
○Ｒ、○Ｓが“Ｒ”は、制御が可能を表し、正常に動作
する。

【００９８】図２９および図３０は、本発明のシミュレ
ーション説明図を示す。これは、他励ＯＮ−ＯＦＦの電
源回路の図２６のステップ２のときの概念設計、基本設
計およびシミュレーション結果を表す。

【００９９】図２９は、基本設計した各種値を表す。こ
こで、○ＧのＥｓを５．０Ｖから最低値の４．０Ｖに設
定してシミュレーションを行うように変更した。図３０
は、変更後のシミュレーション結果を表す。

【０１００】図３０の（ａ）は、スイッチング素子のス
イッチング波形図を示す。図３０の（ｂ）は、入力条件
を示す。図３０の（ｃ）は、シミュレーション結果を示
す。ここで、○Ｒ、○Ｓが“Ｎ”となり、制御が不能を
表し、正常に動作しない。即ち、図２９の○Ｇを５．０
Ｖから最低値（最悪値）の４．０Ｖに変更すると、電源
回路の回路ブロックの制御が不能となると判明した。

【０１０１】図３１は、本発明のシミュレーション説明
図を示す。これは、他励ＯＮ−ＯＦＦの電源回路の図２
６のステップ３のときの概念設計、基本設計およびシミ
ュレーション結果を表す。この場合には、図２６のステ
ップ３に記載したように、○Ｉの巻数を７から９、○Ｍ
の巻数を７から９に変更したときのものである。

【０１０２】図３１の（ａ）は、スイッチング素子のス
イッチング波形図を示す。図３１の（ｂ）は、入力条件
を示す。図３１の（ｃ）は、シミュレーション結果を示
す。ここで、○Ｒ、○Ｓが“Ｒ”となり、制御が可能を
表し、正常に動作する。これにより、○ＧのＥｓを最低
値４．０Ｖに設定しても、○Ｉおよび○Ｍの巻数を７か
ら９に巻き足すことにより、制御が可能となると共に仕
様を満足することが判明する。

【０１０３】次に、図３２から図３４を用いて部品選択
について詳細に説明する。図３２は、本発明の部品選択
フローチャートを示す。これは、図１から図３１までの
説明によって、概念設計、基本設計、シミュレーション
結果の評価がＯＫとなった電源回路の回路ブロックにつ
いて、使用する部品を選択するときのものである。以下
説明する。

【０１０４】図３２において、Ｓ６１は、入力する。こ
れは、右側に記載したように、回路方式として回路ブロ
ック、発振周波数、部品グレードなどの、部品を選択す
るために必要なデータを入力する。

【０１０５】Ｓ６２は、部品の決定を行う。この部品の
決定は、各回路ブロックに予め付加しておいた設計論理
に従い、 設計方法に従って値を算出する。

【０１０６】 算出された値を満たす部品を部品マス
タから選ぶ。この際、複数の部品が選ばれたら、コスト
により選ぶ。尚、部品の決定は回路ブロックに予め付与
された設計論理に従い決定するが、この設計論理は、回
路ブロックの定数や電源回路全体で決定される定数を参
照して、部品に要求される条件を計算するための数式あ
るいは論理式である。一方、回路設計に使用する部品
は、標準部品としてデータベース化したものの中から選
択する。データベースには、予め決めたフォーマットに
従い部品の各種値や部品のディレーティング値を登録し
てあるので、部品を選択する際に、部品の各値とディレ
ーティング値を参照し、実際の設計で使う値を算出する
（図３３を用いて具体的に後述する）。この設計論理で
計算された値と、条件を満足する部品を選定する。全標
準部品の中にはある設計論理を満足する部品が複数存在
する場合には、最も安価な部品を選択する。部品の選択
を行った後、部品の回路ブロック上の整理番号、名前、
キーナンバ、メーカ名、単価を部品表１４に設定する。
これらの処理を電源回路の回路ブロックの全部品につい
て順次行い、部品表１４を作成する。

【０１０７】Ｓ６３は、Ｓ６２で値を算出したり、選ん
だりした部品を部品表（例えば図３４の部品表）１４に
まとめ、表示、印刷する。以上によって、概念設計、基
本設計、シミュレーション結果がＯＫとなった電源回路
の回路ブロックについて、当該回路ブロックに予め付与
されている設計論理に従い、部品の値を算出して部品を
選定し、図３４に示すような部品表１４を自動作成す
る。

【０１０８】次に、図３３および図３４を用いて部品選
択について更に具体的に説明する。図３３は、本発明の
部品の選択説明図を示す。図３３の（ａ）は、設計論理
例を示す。この設計論理例は、概念設計、基本設計、シ
ミュレーション結果がＯＫとなった電源回路の回路ブロ
ックに予め付与されている設計論理であって、図示のよ
うな論理によってコンデンサの容量を算出する。

【０１０９】・容量値：回路の発振周波数をｆとする
と、 ・ｆが９５０００以上ならば容量値は、１５０Ｅ−１２
［Ｆ］ ・ｆが８０００以上、９５０００未満ならば容量値は、
１５００Ｅ−１２［Ｆ］ ・ｆが８０００未満ならば容量値は、０．０１５Ｅ−６
［Ｆ］ ・電圧値：外部条件に関係なく ・２．５［Ｖ］以上 ・分類：回路の要求として部品は表面実装を指定されて
いる場合 ・表面実装品 ・そうでないとき、標準品 図３３の（ｂ）は、部品マスタ例を示す。これは、デー
タベース化された標準品の部品マスタ例を示す。ここで
は、コンデンサについて、図示のように、ＥＤＰ−キー
ナンバ、品名、電圧［Ｖ］、容量［μＦ］、分類、外
形、メーカ、単価［円］の項目について各値を予め登録
してある。

【０１１０】図３３の（ｃ）は、ディレーティング値を
かけた部品マスタ例を示す。これは、図３２の部品選択
処理５が起動されると、図３３の（ｂ）の部品マスタ１
１中のここではコンデンサの値にディレーティング値を
かけた値にした当該図３３の（ｃ）の部品マスタ１１に
変換する。ここでは、電圧［Ｖ］が“５０”であったも
のが“３５”にディレーティング値をかけた値として変
換する。

【０１１１】図３３の（ｄ）は、選択された部品（中間
ファイル）例を示す。これは、図３３の（ａ）で記述し
た部品のコンデンサについて、回路ブロックの発振周波
数ｆ＝１２００００［Ｈｚ］であった場合、容量値は図
３３の（ａ）の設計論理より１５０Ｅ−１２［Ｆ］とな
る。また、表面実装が要求されているとすると、表面実
装品を選択する。これらの条件より、コンデンサの容量
値１５０Ｅ−１２［Ｆ］、電圧値２．５［Ｖ］以上の表
面実装品を選定することとなる。実際に選定した部品が
図３３の（ｄ）に示す２つある。この図示の２つの部品
から安価な方の品名“ＧＲＭ４０−ＣＨ１５１Ｋ５０”
を選択する。この選択したコンデンサの部品を図３４の
部品表１４に格納することを、電源回路の回路ブロック
中の全ての部品について繰り返し行う。

【０１１２】図３４は、本発明の部品表例を示す。これ
は、図３３の（ａ）の回路ブロックに付加されている設
計論理に従い、図３３の（ｂ）、（ｃ）で説明した手順
に従い、電源回路の回路ブロックの全部品について条件
を満足する部品を部品マスタ１１から選定して格納した
ときの様子をイメージ的に記載したものである。この部
品表１４には、電源回路の回路ブロックの全部品および
そのコストが格納されるので、各部品のコストを累積
し、電源回路の全体あるいは回路ブロック毎のコストを
即時に算出することもできる。

【０１１３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
要求仕様をもとに計算機システムを使用し、電源回路の
回路方式選定などの概略設計、この概略設計中の主とな
るトランスのコアおよび巻線などを設計する基本設計、
この基本設計した電源回路の回路ブロックのシミュレー
ションと修正、およびシミュレーションと修正後の回路
の部品の選択を行う構成を採用しているため、計算機シ
ステムを使用して、仕様をもとに電源回路の回路ブロッ
ク図、部品表、コスト、スイッチング素子のスイッチン
グ波形などを自動設計することができる。具体的に説明
すると、 （１） 仕様から必要な値を取り出し、要因テーブル７
を参照して確信度を求めてその値の最も大きい回路方式
と決定および当該決定した回路方式の回路ブロックを選
択するという概念決定を自動的に行っているため、仕様
データを打ち込むことで、設計者の経験に関係なく最適
な回路方式を決定および回路ブロックの選択が可能とな
った。また、回路方式の選択において、確信度が数値で
得られるため、選定条件の定量的な解析と視覚的な理由
説明が可能となった。

【０１１４】（２） （１）の概念設計によって仕様に
最も適合する電源回路の回路方式および回路ブロックの
選択されたことに対応して、回路ブロックを構成するト
ランスのコアおよび巻線の設計およびシミュレーション
（巻線の銅損、鉄損などを減らす、巻線を巻枠に収める
など）を行って仕様を満足するように修正を加えて回路
ブロックを設計し、巻線の電気的特性、巻線構成図、ト
ランス構造図などを表示するという基本設計を行ってい
るため、仕様に最適な回路方式の電源回路の回路ブロッ
クについて、使用するトランスの構成部品（コア、巻線
など）の情報を自動的に収集することが可能となると共
に、トランスの損失、巻線の電気的特性、巻線構成図、
トランス構造図などを得ることが可能となる。

【０１１５】（３） （２）の基本設計によって電源回
路の回路ブロックの主にトランスのコアおよび巻線の設
計を行った後の回路ブロックについて、電源回路の全体
としてのシミュレーションを行っているため、電源回路
の回路ブロックの全体の動作の適否を評価したり、問題
点を指摘したりできると共に、スイッチング素子のスイ
ッチング波形を視覚的に表示したり、動作磁束密度の変
動幅、巻線電流などを算出したりなどすることが可能と
なる。

【０１１６】（４） （３）のシミュレーション結果が
ＯＫとなった電源回路の回路ブロックの各部品につい
て、当該回路ブロックに予め付与した設計論理に従い、
回路ブロックの定数や電源回路全体で決定される定数を
参照して、使用する部品を部品マスタ１１から選択して
部品表１４を自動作成しているため、回路ブロックの各
部品を部品マスタ１１から自動的に選定して部品表１４
を作成することが可能となる。特に、部品毎に設計論理
をデータとして持つことにより、設計論理が設計者に左
右されず標準化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例構成図である。

【図２】本発明の全体動作説明図である。

【図３】本発明の設計例である。

【図４】本発明の回路方式の選定フローチャートであ
る。

【図５】本発明の要因テーブル例である。

【図６】本発明の確信度表例である。

【図７】本発明の確信度の値の積例である。

【図８】本発明の総出力電力（総ピーク出力電力）に対
する各回路方式の確信度例である。

【図９】本発明の出力チャンネル数に対する各回路方式
の確信度例である。

【図１０】本発明の電源の体積による各回路方式の確信
度例である。

【図１１】本発明の各回路方式の特徴例である。

【図１２】本発明の回路ブロック群例である。

【図１３】変形シングル例である。

【図１４】他励ＯＮ−ＯＮ例である。

【図１５】他励ＯＮ−ＯＦＦ例である。

【図１６】ＲＣＣ例である。

【図１７】本発明のトランスのコア／巻線の設計フロー
チャートである。

【図１８】本発明の体積テーブル例である。

【図１９】本発明の他励ＯＮ−ＯＦＦの回路方式の主ト
ランス設計値算出方法例である。

【図２０】本発明の電気的特性例である。

【図２１】本発明の巻線構成図例である。

【図２２】本発明のトランス構造図例である。

【図２３】本発明のトランス部品表例である。

【図２４】本発明のシミュレーションの動作フローチャ
ートである。

【図２５】本発明のシミュレーション説明図である。

【図２６】本発明の各定数の流れ例である。

【図２７】本発明のシミュレーション説明図（その１）
である。

【図２８】本発明のシミュレーション説明図（その２）
である。

【図２９】本発明のシミュレーション説明図（その３）
である。

【図３０】本発明のシミュレーション説明図（その４）
である。

【図３１】本発明のシミュレーション説明図（その５）
である。

【図３２】本発明の部品選択フローチャートである。

【図３３】本発明の部品選択説明図である。

【図３４】本発明の部品表例である。

【符号の説明】

１：計算機システム ２：概念設計処理 ３：基本設計処理 ４：シミュレータ ５：部品選択処理 ６：制御部 ７：要因テーブル ８：回路ブロック群 ９：体積テーブル １０：部品マスタ（トランス） １１：部品マスタ（部品） １２：部品表（トランス） １３：仕様書（トランス） １４：部品表 １５：回路ブロック図 １６：回路ブロック（設計方法）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０２Ｊ 4/00 Ｈ０２Ｊ 4/00 (56)参考文献 特開 平４−197031（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199329（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06F 17/50 H02J 1/00 H02J 3/00 H02J 4/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電源回路を設計する電源設計装置におい
   て、 回路方式の各要因の確信度を予め登録した要因テーブル
   （７）と、 この要因テーブル（７）を参照して仕様の各要因の確信
   度を求め、これら求めた確信度から算出した各回路方式
   毎の確信度Ｆを求める概念設計処理（２）とを備え、 最大の確信度Ｆの回路方式を電源回路の回路方式とする
   概念設計を行うように構成したことを特徴とする電源設
   計装置。
2. 【請求項２】電源回路の回路方式に対応した各回路ブロ
   ックを予め登録した回路ブロック群（８）を備え、 上記概念設計処理（２）が決定した電源回路の回路方式
   をもとに上記回路ブロック群（８）から回路ブロックを
   それぞれ選択して電源回路の回路ブロックとする概念設
   計を行うように構成したことを特徴とする請求項１記載
   の電源設計装置。
3. 【請求項３】回路方式毎の単位電力当たりの体積を予め
   登録した体積テーブル（９）と、 この体積テーブル（９）を参照して回路方式に対応して
   求めた要求容量をもとに、トランスのコアおよび巻線を
   設計する基本設計処理（３）とを備え、 この基本設計処理（３）が上記概念設計された電源回路
   の回路ブロックのトランスのコアおよび巻線の基本設計
   をするように構成したことを特徴とする請求項１記載お
   よび請求項２記載の電源設計装置。
4. 【請求項４】上記基本設計処理（３）が設計した電源回
   路の回路ブロックについて、入力条件（入力電圧、出力
   電圧、電流、コア、巻線数など）を入力して全体のシミ
   ュレーションを行うシミュレータ（４）を備え、 このシミュレータ（４）が基本設計された電源回路の回
   路ブロックのシミュレーションを行って評価の良否およ
   び問題点を指摘するように構成したことを特徴とする請
   求項１記載から請求項３記載の電源設計装置。
5. 【請求項５】上記シミュレータ（４）が評価して良と判
   定したときに、このときの電源回路の回路ブロックにつ
   いて、当該回路ブロックに予め付与されている設計論理
   に従い、部品マスタ（１１）を検索して部品を選択する
   部品選択処理（５）を備え、 電源回路の回路ブロックの部品表（１４）を作成するよ
   うに構成したことを特徴とする請求項１記載から請求項
   ４記載の電源設計装置。
6. 【請求項６】上記シミュレータ（４）が評価して良と判
   定したときに、このときの電源回路の回路ブロックにつ
   いて、当該回路ブロックの部品毎に予め付与されている
   設計論理に従い、部品マスタ（１１）を検索して部品を
   選択する部品選択処理（５）を備え、 電源回路の回路ブロックの部品表（１４）を作成するよ
   うに構成したことを特徴する請求項１記載から請求項４
   記載の電源設計装置。